JTG T 3364-02-2019 公路钢桥面铺装设计与施工技术规范.pdf

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  • 桥结构特点主要包括:桥梁类型、桥梁几何特性、桥面系结构特征(桥面顶板厚 度、加劲肋间距、横梁或横隔板间距、纵向腹板位置)等,即对桥面铺装受力产生影响 的相关桥染结构参数。 交通荷载因素包括交通量水平和轴载,直接影响桥面铺装的使用寿命。在钢桥面铺 装轴载换算方法还无深入理论研究或有明确研究成果前,交通量换算仍按我国现行《公 路沥青路面设计规范》(JTGD50)执行。 环境气候因素包括温度(极端最高气温、极端最低气温、最热月平均最高气温、最 冷月平均气温)、湿度(相对湿度)、降雨(年降雨量、年内降雨量分布)、降雪(年降雪 量、平均年降雪天数)等,这些因素影响钢桥面铺装结构与材料参数的确定。例如,寒 冷地区考虑适当降低桥面铺装材料高温稳定性要求,提高材料变形能力要求,考虑铺装 材料抗冻融性问题等;降雨量较大的地区需重点考虑桥面铺装防水、防滑及水损害问题 炎热地区需提高铺装材料高温稳定性等。 施工条件包括沥青混合料运输距离、施工期湿度及降雨情况、桥面系构造物布置, 桥面板搭接情况及螺栓高度等。施工条件是影响铺装结构设计中方案选择的关键因素之 一,例如,对箱梁栓接的桥梁,保护层采用需碾压的沥青混合料时栓接部位难以压实 建议采用无需碾压、自流平的浇注式沥青混合料,可保证栓接部位的防水抗渗性能。 恒载限制影响桥面铺装设计总厚度,通常在桥梁结构设计中已有明确限定,钢桥面 铺装设计时雪老虎桥梁恒裁限制

    3.1.2公路钢桥面铺装设计使用年限宜不小于15年

    3.1.3交通荷载分级标准应符合《公路沥青路面设计规范》(JTGD50)的有关规定 3.1.4铺装结构设计应按下列顺序进行:

    1按照《公路沥青路面设计规范》(JTGD50)的规定调查桥梁所属路段的交通参 数,确定桥梁的交通荷载等级。 2根据桥梁的结构特点、交通荷载、环境气候、施工条件、恒载限制等因素装饰装修标准规范范本,结 合钢桥面铺装的设计和使用经验,初步拟定桥面铺装组合结构的厚度及材料类型。 3根据初拟方案,进行材料和混合料设计并进行相关性能试验,测试铺装结构层 材料的力学参数。 4按本规范附录A的规定,进行止交异性钢桥面板刚度验算。当刚度不满足要求 时,采取增加桥面系刚度、提高桥面铺装结构层材料性能等技术措施。 5验证铺装组合结构的高温稳定性能、界面联结性能和复合梁疲劳性能。 6对通过验证的桥面铺装结构进行技术、经济分析,确定铺装结构方案和材料要 求。

    表3.2.2正交异性钢桥面板刚度要求

    正交异性钢桥面板刚度直接影响桥面铺装受力和使用寿命,我国钢桥发展初期,桥 面铺装发生较多的早期病害正是由于正交异性钢桥面板刚度不足引起。参照日本《道路 桥示方书》中顶板体系(即第三体系)的车轮荷载作用下弯曲曲率半径不小于20m且纵 向加劲肋腹板间的相对竖向度应小于0.4mm的建议,根据我国现有正交异性钢桥面板 刚度分析计算,本规范提出表3.2.2的刚度要求。

    3.2.3正交异性钢桥面顶板厚度小于14mm时,应采取提高桥面铺装结构层材料性能等

    3.2.3正交异性钢桥面顶板厚度小于14mm时,应采取提高桥面铺装结构层材料性能等 支术措施。对正交异性钢桥面板刚度不满足要求的桥梁应进行专项设计,

    顶板厚度对正交异性钢桥面板刚度有较大影响,顶板厚度过小容易导致钢桥面铺装 产生早期开裂。根据国内已有钢桥面铺装工程实践经验与教训,建议正交异性钢桥面板 采用厚度不小于14mm的顶板。 专项设计中可以考虑采取增加桥面系刚度、提高桥面铺装结构层材料性能等技术措 施,或采取限制车辆轴载等管理措施。

    3.2.4纵向腹板位置宜避开轮迹带。

    从我国钢桥面铺装实践及日本、德国钢桥面铺装多年工程实例可知,在车辆荷载作 用下,对应纵腹板处的铺装层表面会产生较大的横向拉应变,易发生纵向开裂,导致铺 装出现早期破坏。因此在进行桥面板及下部结构设计时,纵腹板位置通常避开轮迹带。

    3.3.1桥面铺装结构设计应包括铺装结构层设计和界面功能层设计两项内容,界面工 层应与铺装结构层相匹配。

    3.3.2磨耗层应平整密实,具有抗滑耐磨、抗裂耐久、抗高温变形等性能;保护层应 抗渗水、随从变形、抗高温变形等性能,并应与防水粘结层粘结良好。

    3.3.3钢桥面铺装结构层宜采用浇注式沥青混合料、环氧沥青混合料或改性沥青混合 料。

    浇注式沥青混合料常用的名称有gussasphalt和masticasphalt两种,gussasphalt源自 德国,通常采用拌和站一次拌和;masticasphalt源自英国,早期通常采用首先拌和沥青、 矿粉和细集料,再加入粗集料拌和的二次拌和方式,但目前也常采用拌和站一次拌和的 方式。 环氧沥青混合料通常分为热拌环氧沥青混合料、温拌环氧沥青混合料和冷拌环氧沥 青混合料。热拌环氧沥青混合料拌和温度一般为170190℃,温拌环氧沥青混合料拌和 温度一般为110~130℃,冷拌环氧沥青混合料在常温下拌和。 钢桥面铺装常用改性沥青混合料包括SMA和AC两种,其中欧洲和我国多采用改性 沥青SMA,日本则多采用改性沥青AC作为浇注式沥青混合料的磨耗层使用。

    3.3.4铺装结构层总厚度应满足桥梁设计的恒载要求,单层厚度应根据沥青混合料压实 特性确定,沥青混合料公称最大粒径应与单层厚度相匹配。各种沥青混合料单层厚度应 符合表3.3.4的规定

    表3.3.4单层沥青混合料最小厚度与适宜厚度

    3.3.5铺装结构层组合参

    以上铺装方案是在总结我国近年来钢桥面铺装研究成果及工程应用经验的基础上, 结合德国、日本、美国常用铺装结构层材料类型而提出的,在国内均有实际工程案例, 供设计者参考。 国内一些钢桥面铺装工程采用双层SMA铺装结构时,将改性沥青SMA用于保护层。 而改性沥青AC很少用于保护层,在日本一些钢桥和南京四桥钢桥面铺装工程中,保护 层采用浇注式沥青混合料时磨耗层采用改性沥青AC。

    3.3.6界面功能层设置应符合下列规定:

    1钢桥面顶板表面宜设置防腐层,如防水粘结层具有防腐功能时可不设置防腐 层。 2钢桥面铺装应设置防水粘结层。 3磨耗层与保护层之间宜设置粘层。 4在防水粘结层与改性沥青SMA保护层之间,有隔热、缓冲荷载、提供施工平 台等要求时应设置缓冲层。

    缓冲层主要起隔热、缓冲荷载、提供施工平台等作用,在我国通常用于改性沥青混 合料铺装结构层与环氧树脂粘结剂I型防水粘结层之间。

    3.3.7界面功能层材料和用量应按表3.3.7选择。

    3.3.7界面功能层材料和用量应按表3.3.7选择。

    表3.3.7界面功能层材料和用量

    注:厚度指完全固化后或完全干燥后的厚度。

    表3.3.7中各项材料在国内外均有较多的成熟应用案例。 丙烯酸防腐漆、甲基丙烯酸甲酯树脂、丙烯酸树脂粘结剂三种材料通常配合使用, 分别起到防腐层、防水层和粘结层的作用。 丙烯酸防腐漆通常指以丙烯酸树脂为主基料,配以改性树脂、颜料、填料、助剂、 容剂等组成的防腐漆。 甲基丙烯酸甲酯树脂通常由甲基丙烯酸甲酯、改性树脂、颜料、填料、助剂等组成 经引发剂引发而固化形成具有防水性能涂膜的涂料。 丙烯酸树脂粘结剂通常指含有丙烯酸树脂成分的溶液,其在自然环境下固化成膜, 并在较高温度环境下进一步固化产生较高粘结强度,通常起到甲基丙烯酸甲酯树脂与沥 青混合料层间粘结的作用。

    3.3.8防腐层和防水粘结层类型宜按表3.3.8选取。

    3.3.8防腐层和防水粘结层类型宜按表3.3.8选取。

    表3.3.8防腐层和防水粘结层组合参考方案

    粘层的类型与铺装结构层相匹配时,能够取得较好的粘结效果,因此推荐了粘层选 择的参考方案。

    3.4组合结构性能要求

    3.4.1初拟铺装组合结构方案确定后,应对拟设计的铺装组合结构进行高温稳定性能、 界面联结性能、复合梁疲劳性能试验。高温稳定性能试验试件宜由磨耗层、粘层和保护 层组成;界面联结性能试验试件宜由保护层、缓冲层(如有)、防水粘结层、防腐层(如 有)和钢板组成;复合梁疲劳性能试验试件宜由磨耗层、粘层、保护层、缓冲层(如有)、 防水粘结层、防腐层(如有)和钢板组成

    0m ≥0a +Z.S

    代中:m 实测组合结构试件界面粘结强度平均值,MPa,参照附录B进行:

    数,依据桥梁所属线路的公路等级按表3.

    Ost 改性沥青混合料SMA、浇注式沥青混合料保护层取0.3MPa,对环氧沥青 混合料保护层取0.6MPa。 Zu一标准正态分布表中随保证率(或置信度α)而变的系数,高速公路和一级 公路取保证率95%,即Zα=1.645;其他公路取保证率90%,即Za=1.282。 S一一实测组合结构试件强度标准差。

    m ≥ta +Z.S

    一 实测组合结构试件界面剪切强度平均值,MPa,参照附录C进行:

    st 标准轴载作用下,保护层与钢桥面板间的界面剪切强度标准值,MPa;对 改性沥青混合料SMA、浇注式沥青混合料保护层取0.6MPa,对环氧沥青 混合料保护层取1.2MPa。

    3.4.3根据磨耗层类型,组合结构高温稳定性应符合表3.4.3的要求,对重载车较多、 纵坡较大或公交车站区域等路段,宜提高动稳定度要求。组合结构的高温稳定性能试验 试件厚度应按设计厚度成型

    表3.4.3铺装组合结构车撤试验动稳定度要求

    按现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)执行

    由于磨耗层对组合结构高温稳定性影响较大,因此提出组合结构车辙试验动稳定 支术要求时,依据磨耗层类型进行分类,

    3.4.4应在界面联结性能和高温稳定性能验证的基础上进行组合结构复合梁疲劳试验。 寸保护层采用改性沥青混合料或浇注式沥青混合料的铺装结构应采用五点加载复合梁疲 劳试验评价,对保护层采用环氧沥青混合料的铺装结构应采用三点加载复合梁疲劳试验 平价。复合梁疲劳试验结果应符合表3.4.4的要求。

    4.1.1环氧富锌漆主要性能应符合表4.1.1的要求,其他性能宜符合《富锌底漆》(HG/T 3668)的有关规定

    表4.1.1环氧富锌漆技术要求

    我国早期也采用无机富锌漆和热喷金属锌作为钢桥面防腐层材料,但经工程实践证 明,此两类材料界面粘结强度低于环氧富锌漆,且受到水侵蚀时容易失效导致界面脱层, 因此本规范未纳入此两类防腐材料。

    4.1.2丙烯酸防腐漆性能应符合表4.1.2的要求

    表4.1.2丙烯酸防腐漆技术要求

    由于掺加矿粉后低温柔性试验离散性较大,因此规定采用胶结料(改性沥青)进行 低温柔性试验。

    改性乳化沥青性能应符合表4.4.1的要

    表4.4.1改性乳化沥青技术要求

    4.4.2环氧树脂粘结剂II型性能应符合表4.2.1的要习 4.4.3环氧沥青粘结剂性能应符合表4.2.5的要求。 4.4.4改性沥青性能应符合表4.4.4的要求

    表4.4.4改性沥青技术要求

    4.5.1SMA/AC用改性沥青性能应符合表4.5.1的要求

    4.5.1SMA/AC用改性沥青性能应符合表4.5.1的要求

    表4.5.1SMA/AC用改性沥青技术要求

    根据我国已有工程应用情况及研究成果,钢桥面铺装结构层在加劲肋、横梁(横隔 板)或纵向腹板顶部位置受到负弯矩作用,磨耗层表面产生较大拉应变,易发生疲劳开 裂,因此对磨耗层的抗开裂性能和耐疲劳性能要求较高。相对普通型改性沥青而言,高 弹改性沥青能够获得更好的抗裂效果。对桥面磨耗层表面拉应变较小的情况,SMA/AC 沥青混合料通常采用普通型改性沥青。

    表4.5.2浇注式沥青混合料用改性沥青技术要求

    浇注式沥青混合料常用改性沥青分为三类:I为聚合物改性沥青,Ⅱ为聚合物改性 沥历青与天然沥青复合改性沥青,IⅢI为道路石油沥青与天然沥青复合改性沥青。 为增加浇注式沥青混合料高温性能,常在沥青中掺入湖沥青等天然沥青。天然沥青 虽然有耐老化、高温稳定性好等优点,但其常温、低温下的脆性限制了其在钢桥面铺装 中的应用。德国在1993年修订钢桥面铺装技术规范时,规定在钢桥面铺装中不得使用特 立尼达和多巴哥的天然湖沥青,但我国气候条件和交通条件与德国差异较大,因此我国 仍规定可使用天然沥青。

    .5.3环氧沥青结合料性能应符合表4.5.3

    鼠沥青结合料性能应符合表4.5.3中的要求

    表4.5.3环氧沥青结合料技术要求

    放置3h,在60土1℃下放置4d;温拌环氧沥青结合料养生温度为120土1℃,养生时间为4h;冷拌环氧沥青结合料 养生温度为60土1℃,养生时间为16h。所有环氧沥青结合料养生完毕后,在室温下放置1d方可保温进行试验。

    4.6.1钢桥面铺装沥青混合料碎石集料应选用非酸性轧制集料。粗集料、细集料及矿粉 性能应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)的有关规定。 4.6.2粗集料宜选用现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)中S14(35mm) S12(5~10mm)、S10(10~15mm)三种规格。对SMA、AC,粒径大于9.5mm集料的 针片状含量不应大于10%,粒径小于9.5mm集料的针片状含量不应大于15%。 4.6.3浇注式沥青混合料用粗集料除应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40) 的有关规定外,其240℃保温60min后的压碎值应不大于28%。

    4.6.4环氧沥青混合料所用的粗集料除应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40) 的有关规定外,还应符合表4.6.4中的要求,

    试验方法按照现行《公路工程集料试验规程》(JTGE42)规定的方法执行。 磨光值试 毛层用集料

    细集料应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)中S15、S16规格的有 浇注式沥青混合料的细集料可添加天然砂

    4.6.6环氧沥青混合料所用的细集料性能应符合表4.6.6中的要求

    4.6.7矿粉应采用石灰岩磨制,用于浇注式沥青混合料时,其0.075mm筛孔通过率 下低于80%。

    矿粉在浇注式沥青混合料中质量比高于20%,其性能对浇注式沥青混合料性能影响 交大,因此规定用于浇注式沥青混合料时矿粉0.075mm筛孔通过率不低于80%。 4.6.8不得将粉煤灰和沥青混合料拌和机的回收粉作为沥青混合料填料使用。 4.6.9浇注式沥青混合料表面撒布预拌碎石应采用坚硬、耐磨的岩石轧制而成,石料应 吉净、无杂质,拌和后应被沥青充分裹附,不应有花白料。其性能应符合表4.6.9的要求,

    表4.6.9浇注式沥青混合料撒布碎石技术要求

    4.7.3贴缝条性能应符合表4.7.3的要求

    矿山标准规范范本表4.7.3贴缝条技术要

    4.7.4铺装结构层与钢桥边缘结合部位的填缝料性能应符合表4.7.4的要求。

    铺装结构层与钢桥边缘结合部位的填缝料性能应符合表4.7.4的要求。

    表4.7.4填缝料技术要求

    2改性沥青混合料车撤试验动稳定度技术要求

    高层标准规范范本性沥青混合料AC动稳定度的试验温度可根据实桥交通

    本规范改性沥青混合料的技术指标,主要对动稳定度试验温度提出了更高要求。车 撤常规试验温度为60℃,根据我国钢桥面铺装使用气候条件现状(在实测中,多座桥梁 桥面铺装极端最高温度高达65~68℃),本规范参考现行《公路沥青路面施工技术规范》 (JTGF40)气候分区方法,分别针对不同气候区域提出车辙试验动稳定度技术要求。 考虑到桥面铺装变形较大,对改性沥青混合料低温弯曲应变也提出了较高要求。 5.1.2SMA中的纤维掺量以纤维占混合料质量百分率计算,木质素纤维掺量宜为0.3% 0. 4% 联合物纤维拨量宫为 0. 2% ~0 3%

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